DE102009040523A1 - Thermal engine for driving e.g. generator, has energy storage arranged at rotor, where energy storage is chargeable in heat source by changing shape of shape memory element and dischargeable at peripheral position outside of heat source - Google Patents

Thermal engine for driving e.g. generator, has energy storage arranged at rotor, where energy storage is chargeable in heat source by changing shape of shape memory element and dischargeable at peripheral position outside of heat source Download PDF

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Abstract

The thermal engine (1) has a rotor (2) rotatable around an axis of rotation (3), and an energy storage (13) arranged at the rotor, where the energy storage is attached to a shape memory element (9) i.e. wire, of the rotor. The shape memory element is movable between a heat source (4) and a heat sink (5) by rotating the rotor. The energy storage is chargeable in the heat source by changing shape of the shape memory element and dischargeable at a defined peripheral position (18) outside of the heat source. Blocking units (15) are attached at the energy storage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine mit einem um eine Drehachse rotierbaren Rotor, umfassend mindestens ein Formgedächtniselement, das durch Rotieren des Rotors zwischen mindestens einer Wärmequelle und mindestens einer Wärmesenke verstellbar ist.The invention relates to a heat engine with a rotatable about a rotation axis rotor, comprising at least one shape memory element which is adjustable by rotating the rotor between at least one heat source and at least one heat sink.

Bei Formgedächtnislegierungen ist die Voraussetzung für das Auftreten des so genannten Formgedächtniseffektes, dass eine reversible und diffusionslose austenitisch-martensitische Phasenumwandlung stattfindet. Dabei wird üblicherweise die Hochtemperaturphase als Austenit und die Niedertemperaturphase als Martensit bezeichnet. Die diffusionslos ablaufende martensitische Umwandlung stellt im Wesentlichen eine bei der Abkühlung auftretende Scherung des Austenitgitters dar. Eine Form des Formgedächtniseffektes ist der so genannte Einwegeffekt, bei dem durch eine Erwärmung der Formgedächtnislegierung eine zuvor thermomechanisch eingeprägte Gestalt wiederhergestellt wird. Wird ein Bauteil aus einer Formgedächtnislegierung im martensitischen Zustand im Bereich unterhalb eines kritischen Verformungsgrades bleibend verformt, so findet eine Martensitverformung durch Verschieben von hochbeweglichen Zwillingsgrenzen statt. Dieser Vorgang ist reversibel. Da beim Einwegeffekt eine Abkühlung des Bauteils keine weitere Verformung mit sich bringt, spricht man vom Einwegeffekt – um den Effekt zu wiederholen, muss der Martensit erneut unter Krafteinwirkung verformt werden. Neben dem Einwegeffekt gibt es den so genannten Zweiwegeffekt. Bauteile mit Zweiwegeffekt können sich nicht nur an eine Hochtemperaturform „erinnern”, sondern auch an eine bestimmte Form in der Niedertemperaturphase. Im Gegensatz zum Einwegeffekt kommt es auch im nicht-mechanisch belasteten Zustand während der Gittertransformation zu einer makroskopischen Formänderung. Das Material erinnert sich sowohl an seine Form im austenitischen als auch im martensitischen Gefüge.In the case of shape memory alloys, the prerequisite for the occurrence of the so-called shape memory effect is that a reversible and diffusionless austenitic-martensitic phase transformation takes place. In this case, the high-temperature phase is usually referred to as austenite and the low-temperature phase as martensite. The diffusionless martensitic transformation essentially represents a shearing of the austenitic lattice that occurs during cooling. One form of the shape memory effect is the so-called one-way effect, in which a previously thermomechanically embossed shape is restored by heating the shape memory alloy. If a component made of a shape memory alloy in the martensitic state is permanently deformed in the region below a critical degree of deformation, martensite deformation takes place by shifting highly mobile twin boundaries. This process is reversible. Since the one-way effect of a cooling of the component no further deformation brings with it, one speaks of the one-way effect - to repeat the effect, the martensite must be deformed again under force. In addition to the one-way effect, there is the so-called two-way effect. Two-way effect components can not only "remember" a high temperature shape, but also a particular shape in the low temperature phase. In contrast to the one-way effect, there is a macroscopic change in shape even during the non-mechanically loaded state during the lattice transformation. The material is reminiscent of both its shape in the austenitic and in the martensitic structure.

Auf dem Einwegeffekt beruht das Funktionsprinzip einer so genannten Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine. Diese ist in der im Expertverlag erschienenen Ausgabe „Formgedächtnislegierungen”, Band 655 der Reihe „Kontakt & Studium” erschienen. Die an der FH-Konstanz entwickelte Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine stellt ein Motorenprinzip dar, welches mittels Formgedächtnismetallen Niedertemperaturwärme in mechanische Energie umwandeln kann. Die Maschine besteht aus einer Vielzahl von Formgedächtnisdrähten (Formgedächtniselementen), die zwischen zwei zueinander geneigten Scheiben über den Umfang verteilt befestigt sind. Die Scheiben wiederum sind auf zwei separat gelagerten Wellen fixiert, die über ein Kardangelenk miteinander verbunden sind. Die Maschine ist in eine Wärmequelle und in eine Wärmesenke aufgeteilt. Die Formgedächtniselemente stellen den Antrieb dar, in dem sie abwechselnd erwärmt und gekühlt werden. Dabei werden sie ausschließlich auf Zug beansprucht. Innerhalb der Wärmesenke, in der die Drähte im martensitischen Zustand vorliegen und damit „weich” sind, werden sie durch Schrägstellung der Scheibe unter geringer Spannung ausgedehnt. Der Winkel der geneigten Scheibe ist dabei so eingestellt, dass die Drähte um bis zu 5% gelängt werden. Innerhalb der Wärmequelle ziehen sich die Formgedächtnisdrähte wieder zusammen, wobei sie auf die beiden Scheiben eine Kraft ausüben. Es resultiert eine in tangentialer Richtung wirkende Kraft, die für die Rotation der Maschine sorgt.The one-way effect is based on the principle of operation of a so-called swashplate heat engine. This has appeared in the edition published in the Expertverlag "shape memory alloys", Volume 655 series "Contact & study". The swashplate heat engine developed at the FH Konstanz represents an engine principle which can transform low-temperature heat into mechanical energy by means of shape-memory metals. The machine consists of a plurality of shape memory wires (shape memory elements) which are mounted distributed between two mutually inclined discs over the circumference. The discs in turn are fixed on two separate shafts, which are connected to each other via a universal joint. The machine is divided into a heat source and a heat sink. The shape memory elements are the drive in which they are alternately heated and cooled. They are claimed only on train. Within the heat sink, in which the wires are in the martensitic state and thus are "soft", they are expanded by tilting the disc under low tension. The angle of the inclined disc is adjusted so that the wires are elongated by up to 5%. Within the heat source, the shape memory wires contract again, exerting a force on the two discs. The result is a force acting in the tangential direction, which ensures the rotation of the machine.

Die bekannte Wärmekraftmaschine hat sich bewährt – jedoch ist deren Wirkungsgrad vergleichsweise gering, da lediglich etwa 3% der Verformungsenergie der Formgedächtniselemente in Rotationsenergie umgewandelt werden. Darüber hinaus ist der Aufbau vergleichsweise komplex und es bestehen aufgrund der hohen wirkenden Axialkräfte höchste Anforderungen an das notwendige Kardangelenk, welches die beiden Scheiben zueinander abwinkelt.The known heat engine has been proven - but their efficiency is relatively low, since only about 3% of the deformation energy of the shape memory elements are converted into rotational energy. In addition, the structure is relatively complex and there are due to the high-acting axial forces highest demands on the necessary universal joint, which angles the two discs to each other.

Neben dem zuvor beschriebenen Stand der Technik sind in der DE 198 10 639 A1 , der DE 198 10 640 C2 und der EP 0 919 717 A1 Linearantriebe unter Ausnutzung des Formgedächtniseffektes bekannt.In addition to the prior art described above are in the DE 198 10 639 A1 , of the DE 198 10 640 C2 and the EP 0 919 717 A1 Linear drives using the shape memory effect known.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine rotatorisch arbeitende Wärmekraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad anzugeben. Bevorzugt soll sich die Wärmekraftmaschine durch einen vereinfachten Aufbau auszeichnen. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, ein System, umfassend eine entsprechend optimierte Wärmekraftmaschine und eine von der Wärmekraftmaschine angetriebene Vorrichtung, anzugeben.Based on the aforementioned prior art, the present invention seeks to provide a rotationally operating heat engine with high efficiency. Preferably, the heat engine should be characterized by a simplified structure. Moreover, the object is to provide a system comprising a correspondingly optimized heat engine and a device driven by the heat engine.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Wärmekraftmaschine dadurch gelöst, dass dem Formgedächtniselement mindestens ein am Rotor angeordneter Energiespeicher zugeordnet ist, der in der Wärmequelle durch die Formänderung des Formgedächtniselementes aufladbar ist und an einer definierten Umfangsposition außerhalb der Wärmequelle entladbar ist.This object is achieved in a generic heat engine, characterized in that the shape memory element is associated with at least one arranged on the rotor energy storage, which is chargeable in the heat source by the change in shape of the shape memory element and at a defined circumferential position outside the heat source is discharged.

Hinsichtlich des Systems wird die Erfindung durch den Einsatz einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Wärmekraftmaschine gelöst.With regard to the system, the invention is achieved by the use of a trained according to the concept of the invention heat engine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. In the context of the invention, all combinations of at least two of in the description, the Claims and / or the figures disclosed features. In order to avoid repetition, features disclosed according to the device should be regarded as disclosed according to the method and be able to be claimed. Likewise, according to the method disclosed features should be considered as device disclosed and claimed claimable.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dem mindestens einen rotierbar angeordneten Formgedächtniselement einen, vorzugsweise mechanischen, Energiespeicher zuzuordnen, der es erlaubt, die bei der Formänderung, vorzugsweise beim Zusammenziehen, des Formgedächtniselementes in der Wärmesenke freiwerdende Energie zu speichern, so dass diese in Umfangsrichtung weiter transportiert werden kann, nämlich aus der Wärmesenke, die die Formänderung des Formgedächtniselementes bewirkt hat, heraus, um an mindestens einer definierten Umfangsposition entladen zu werden. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der Wirkungsgrad einer auf dem Formgedächtniseffekt beruhenden Wärmekraftmaschine dadurch wesentlich erhöht werden kann, dass nicht wie im Stand der Technik eine in tangentialer Richtung wirkende Kraftkomponente verwertet bzw. genutzt wird, sondern eine in Formänderungsrichtung des Formgedächtniselementes wirkende Kraftkomponente. Durch das Zwischenspeichern der bei der Formänderung, vorzugsweise beim Zusammenziehen, des Formgedächtniselementes freiwerdenden Energie ist diese plötzlich transportierbar und kann an einer definierten Umfangsposition, vorzugsweise impulsartig, insbesondere in einer Linearbewegung, entladen werden. Anders ausgedrückt kann der Energiespeicher im aufgeladenen Zustand verharren, obwohl das diesem zugeordnete, mindestens eine Formgedächtniselement bereits wieder in der Wärmesenke entspannt bzw. gelängt wurde. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante der Wärmekraftmaschine, bei der diese nicht ein einziges Formgedächtniselement aufweist, sondern eine Vielzahl von, insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Rotors verteilt angeordneten, Formgedächtniselementen, wobei noch weiter bevorzugt mehreren der Formgedächtniselemente, vorzugsweise sämtlichen Formgedächtniselementen, ein Energiespeicher (Zwischenspeicher) zugeordnet ist, wobei der Energiespeicher die zwischengespeicherte Energie, insbesondere in Form von Bewegungsenergie, zeitlich versetzt an der definierten Umfangsposition, insbesondere impulsartig, abgibt. Es ist auch denkbar, dass die zwischengespeicherte Energie an mindestens zwei unterschiedlichen Umfangspositionen, insbesondere impulsartig, freigegeben wird. Noch weiter bevorzugt ist es, wenn die an der mindestens einen definierten Umfangsposition, vorzugsweise in einer Linearbewegung, freigegebene Energie umgewandelt wird in eine andere Energieform und/oder Bewegung, insbesondere in eine Rotationsbewegung und/oder in elektrische Energie. Hierzu sind der mindestens einen definierten Umfangsposition bevorzugt entsprechende Mittel, beispielsweise ein Kurbelantrieb und/oder ein Generator, etc. zugeordnet.The invention is based on the idea of assigning to the at least one rotatably arranged shape memory element a, preferably mechanical, energy store which allows the energy released during the change in shape, preferably during contraction, of the shape memory element to be stored in the heat sink so that it continues in the circumferential direction can be transported, namely out of the heat sink, which has caused the change in shape of the shape memory element out to be discharged at least one defined circumferential position. In this case, the invention is based on the finding that the efficiency of a heat engine based on the shape memory effect can be substantially increased by not utilizing or utilizing a force component acting in the tangential direction as in the prior art, but rather a force component acting in the direction of deformation of the shape memory element , By temporarily storing the energy released during the change in shape, preferably when contracting, the shape memory element is suddenly transportable and can be discharged at a defined peripheral position, preferably in a pulse-like manner, in particular in a linear movement. In other words, the energy storage can remain in the charged state, although the associated therewith, at least one shape memory element has already been relaxed or lengthened again in the heat sink. An embodiment variant of the heat engine in which the latter does not have a single shape memory element but a plurality of shape memory elements, in particular uniformly distributed over the circumference of the rotor, is even more preferred. More preferably, the shape memory elements, preferably all shape memory elements, are an energy store. Latch) is assigned, wherein the energy storage, the temporarily stored energy, in particular in the form of kinetic energy, offset in time at the defined circumferential position, in particular pulse-like outputs. It is also conceivable that the cached energy at at least two different circumferential positions, in particular pulse-like, is released. It is even more preferable for the energy released at the at least one defined circumferential position, preferably in a linear movement, to be converted into another form of energy and / or movement, in particular into a rotational movement and / or into electrical energy. For this purpose, the at least one defined circumferential position are preferably assigned corresponding means, for example a crank drive and / or a generator, etc.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Umfangsposition, an der sich die Energiespeicher entladen, unmittelbar – in Umfangsrichtung betrachtet – vor der Wärmequelle angeordnet ist, so dass der Energiespeicher nach dem Entladen durch Eintauchen des mindestens einen ihm zugeordneten Formgedächtniselementes in die Wärmequelle wieder aufgeladen wird.It is particularly preferred if the circumferential position at which the energy storage discharges, immediately - viewed in the circumferential direction - is arranged in front of the heat source, so that the energy storage is recharged after discharging by immersing the at least one shape memory element associated with it in the heat source ,

Die hier vorgeschlagene Wärmekraftmaschine ist nicht auf eine Ausführungsvariante beschränkt, bei der diese nur mit einer einzigen Wärmequelle und mit einer einzigen Wärmesenke versehen ist. Insbesondere in Abhängigkeit des Durchmessers des Rotors können dem Rotor mehrere Wärmequellen und Wärmesenken zugeordnet sein, wobei es bevorzugt ist, wenn Wärmesenken und Wärmequellen in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.The heat engine proposed here is not limited to a variant in which it is provided with only a single heat source and with a single heat sink. In particular, depending on the diameter of the rotor, the rotor can be associated with a plurality of heat sources and heat sinks, wherein it is preferred if heat sinks and heat sources are arranged alternately in the circumferential direction.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Wärmekraftmaschine besteht darin, dass diese wesentlich einfacher aufgebaut werden kann, da auf das Vorsehen zweier winklig zueinander angeordneter Wellen und damit auf ein zwischen den Wellen angeordnetes Gelenk, beispielsweise ein Kardangelenk, verzichtet werden kann.A further significant advantage of a heat engine designed according to the concept of the invention is that it can be constructed much simpler, since the provision of two shafts arranged at an angle to one another and thus to a joint arranged between the shafts, for example a universal joint, can be dispensed with.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass dem Energiespeicher des mindestens einen Formgedächtniselementes Blockiermittel zugeordnet sind, die ein Energieentladen des Energiespeichers vor Erreichen der definierten Umfangsposition verhindernd ausgebildet sind. Ist der Energiespeicher beispielsweise als Feder, insbesondere als Schraubenfeder, ausgebildet, so halten die Blockiermittel die Feder so lange im bespannten, vorzugsweise komprimierten, Zustand, bis die definierte Umfangsposition erreicht ist, an der sich der Energiespeicher entladen soll. Ganz besonders bevorzugt sind die Blockiermittel derart ausgebildet, dass diese ein Entladen des Energiespeichers kurz vor dem Eintauchen des diesem zugeordneten Formgedächtniselementes in die Wärmequelle ermöglichen. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Stützbahn vorgesehen werden, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, und an der sich die Energiespeicher zum Verhindern einer Entladung axial abstützen. Dabei sollte diese Stützbahn bevorzugt kurz vor Erreichen der Wärmequelle enden oder ihre Form derart verändern, dass der Energiespeicher entladen wird.In a further development of the invention is advantageously provided that the energy storage of the at least one shape memory element is associated with blocking means which are designed to prevent energy discharge of the energy storage before reaching the defined circumferential position. If the energy store is designed, for example, as a spring, in particular as a helical spring, then the blocking means hold the spring in the tensioned, preferably compressed, state until the defined circumferential position at which the energy store is to be discharged is reached. Most preferably, the blocking means are designed such that they allow a discharging of the energy storage just before immersing the shape memory element associated therewith in the heat source. This may be provided, for example, by the provision of a support track which extends in the circumferential direction and on which the energy stores are supported axially to prevent discharge. In this case, this support web should preferably end shortly before reaching the heat source or change its shape such that the energy storage is discharged.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante der Wärmekraftmaschine, bei der der, insbesondere mechanische, Energiespeicher ein Federelement umfasst oder aus einem Federelement besteht. Dabei ist sowohl eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Feder durch Zusammenziehen des Formgedächtniselementes komprimiert wird, als auch eine Ausführungsform, bei der die Feder durch Zusammenziehen des Formgedächtniselementes gelenkt wird. Wesentlich ist lediglich, dass ein Spannen, d. h. ein Aufladen des Energiespeichers durch Zusammenziehen des mindestens einen Formgedächtniselementes innerhalb der Wärmequelle resultiert.Very particular preference is given to a variant of the heat engine in which the, in particular mechanical, energy storage Spring element comprises or consists of a spring element. In this case, both an embodiment can be realized in which the spring is compressed by contraction of the shape memory element, as well as an embodiment in which the spring is deflected by contraction of the shape memory element. It is only essential that a tensioning, ie a charging of the energy storage by contraction of the at least one shape memory element within the heat source results.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der die Spannbewegung des Federelementes, zumindest näherungsweise, linear verläuft, ganz besonders bevorzugt, zumindest näherungsweise, vorzugsweise exakt, parallel zur Drehachse des Rotors.Very particularly preferred is a variant in which the clamping movement of the spring element, at least approximately, linear, very particularly preferably, at least approximately, preferably exactly, parallel to the axis of rotation of the rotor.

Besonders zweckmäßig im Hinblick auf die Realisierung eines möglichst einfachen Aufbaus und die Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades ist es, wenn das mindestens eine dem mindestens einen Energiespeicher zugeordnete Formgedächtniselement als langgestrecktes Element, insbesondere als Draht, ausgebildet ist oder mindestens einen Draht umfasst bzw. sich aus mehreren Drähten zusammensetzt und parallel zur Drehachse des Rotors erstreckt, zumindest im gespannten Zustand, d. h. innerhalb der Wärmequelle. Besonders zweckmäßig ist es, wenn dem Formgedächtniselement eine, eine, vorzugsweise wesentlich, geringere Federkonstante als die Federkonstante der Feder des Energiespeichers aufweisende Spannfeder zugeordnet ist, die dafür sorgt, dass das Formgedächtniselement im entspannten Zustand, d. h. innerhalb der Wärmesenke, zumindest etwas mechanisch gespannt wird, um ein unkontrolliertes „Herumflattern” während der bevorzugt schnellen Rotationsbewegung des Rotors zu vermeiden.It is particularly expedient with regard to the realization of the simplest possible structure and the achievement of optimum efficiency, if the at least one energy storage element associated with the shape memory element as an elongated element, in particular as a wire, or at least one wire comprises or consists of several Composed wires and extends parallel to the axis of rotation of the rotor, at least in the tensioned state, d. H. inside the heat source. It is particularly useful if the shape memory element is associated with a, preferably substantially, lower spring constant than the spring constant of the spring of the energy store having tension spring, which ensures that the shape memory element in the relaxed state, d. H. within the heat sink, at least somewhat tensioned mechanically to avoid an uncontrolled "fluttering" during the preferably fast rotational movement of the rotor.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Formgedächtniselement zwischen zwei parallelen, sich quer zur Drehachse des Rotors erstreckenden, beispielsweise scheiben- und/oder ringförmigen Halteelementen angeordnet ist, wobei die Halteelemente in Richtung der Längserstreckung der Drehachse des Rotors zueinander beabstandet sind. Auf die Schrägstellung eines der Halteelemente wie bei der bekannten Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine kann mit Vorteil verzichtet werden.It is particularly useful if the shape memory element between two parallel, extending transversely to the axis of rotation of the rotor, for example, disc and / or annular holding elements is arranged, wherein the holding elements are spaced apart in the direction of the longitudinal extent of the axis of rotation of the rotor. On the inclination of one of the holding elements as in the known swash plate heat engine can be dispensed with advantage.

Wie zuvor bereits angedeutet, ist es besonders bevorzugt, wenn Mittel zur Umwandlung der vom Formgedächtniselement an der definierten Umfangsposition abgegebenen Energie in eine andere Energieform, beispielsweise in elektrische Energie vorgesehen sind und/oder wenn Mittel zur Umwandlung der, vorzugsweise linearen, Entspannungsbewegung eines ein Federelement umfassenden Energiespeichers in eine Rotationsbewegung vorgesehen sind. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Kurbeltrieb.As already indicated above, it is particularly preferred if means for converting the energy emitted by the shape memory element at the defined circumferential position into another energy form, for example electrical energy, are provided and / or if means for converting the, preferably linear, relaxation movement of a spring element comprehensive energy storage are provided in a rotational movement. For this purpose, for example, a crank mechanism is suitable.

Damit der Rotor das Formgedächtniselement von der Wärmesenke zur Wärmequelle in Umfangsrichtung transportieren kann, muss der Rotor in Umfangsrichtung angetrieben werden. Dies kann beispielsweise mit einem von der Wärmekraftmaschine vollkommen autarken, separaten Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor oder einer Brennkraftmaschine erfolgen, wobei der Antrieb von einer irgendwie gearteten, separaten Energiequelle gespeist wird. Es ist auch denkbar, eine, insbesondere mechanische oder elektrische, Rückkopplung zu realisieren, dergestalt, dass der Rotor bzw. der Antrieb des Rotors mit Energie versorgt wird, die aus der Entspannung des Formgedächtniselementes bzw. aus dem Energiespeicher stammt. So ist es beispielsweise denkbar, dass mittels der Wärmekraftmaschine ein Generator angetrieben wird, der elektrische Energie erzeugt, die entweder direkt, oder beispielsweise über eine Batterie zwischengespeichert einen elektromotorischen Antrieb für den Rotor versorgt. Alternativ ist auch eine mechanische Rückkopplung, beispielsweise über einen Kurbeltrieb und/oder ein Getriebe realisierbar.In order for the rotor to be able to transport the shape memory element from the heat sink to the heat source in the circumferential direction, the rotor has to be driven in the circumferential direction. This can be done, for example, with a completely self-sufficient by the heat engine, separate drive motor, such as an electric motor or an internal combustion engine, the drive is powered by some kind of separate energy source. It is also conceivable to realize a, in particular mechanical or electrical, feedback, in such a way that the rotor or the drive of the rotor is supplied with energy which originates from the relaxation of the shape memory element or from the energy store. Thus, for example, it is conceivable that by means of the heat engine, a generator is driven, which generates electrical energy, which supplies either directly, or stored for example via a battery an electric motor drive for the rotor. Alternatively, a mechanical feedback, for example via a crank mechanism and / or a transmission can be realized.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Formgedächtniselementes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Ganz besonders bevorzugt ist es, das Formgedächtniselement aus Metall, also einer metallischen Formgedächtnislegierung, auszubilden. Zusätzlich oder alternativ können so genannte Formgedächtnispolymere zum Einsatz kommen.With regard to the configuration of the shape memory element, there are different possibilities. It is very particularly preferred to form the shape memory element made of metal, that is to say a metallic shape memory alloy. Additionally or alternatively, so-called shape memory polymers can be used.

Wie bereits angedeutet, ist es besonders bevorzugt, wenn der Rotor eine Vielzahl von Formgedächtniselementen aufweist, die vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet sind. Dabei ist sowohl eine Ausführungsform realisierbar, bei der sämtliche, den Formgedächtniselementen zugeordnete Energiespeicher ihre Energie an der selben definierten Umfangsposition des Rotors abgeben, oder an unterschiedlichen, vorzugsweise in Umfangsrichtung beabstandeten, Positionen. Letzteres kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass Formgedächtniselemente auf zwei konzentrischen Kreisringen angeordnet sind und die Auslösepositionen in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung beabstandet sind. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Entladung der Energiespeicher an unterschiedlichen Positionen zeitgleich erfolgt und beispielsweise gemeinsam eine Nockenwelle mit unterschiedlich orientierten Nocken angetrieben wird.As already indicated, it is particularly preferred if the rotor has a multiplicity of shape-memory elements, which are preferably uniformly spaced in the circumferential direction. In this case, both an embodiment can be realized in which all, the shape memory elements associated energy storage deliver their energy at the same defined circumferential position of the rotor, or at different, preferably circumferentially spaced, positions. The latter can for example be realized in that shape memory elements are arranged on two concentric circular rings and the trigger positions are spaced in the radial direction and / or in the circumferential direction. It is very particularly preferred if the discharge of the energy store takes place at different positions at the same time and, for example, together a camshaft is driven with differently oriented cams.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die maximale Temperatur in der Wärmequelle während des Betriebs der Wärmekraftmaschine geringer ist als 100°C und vorzugsweise höher ist als 80°C und/oder dass die Temperatur der Wärmesenke geringer ist als 60°C, so dass auch Abwärme von stehenden Prozessen, beispielsweise Abwärme von Kraftwerken oder Verbrennungsmotoren zum Antreiben der Wärmekraftmaschine bzw. zum Erwärmen der Wärmequelle genutzt werden kann. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Wärmequelle von einem Wasserbad realisiert ist und/oder die Wärmesenke von einem Luftbad, vorzugsweise mit Umgebungstemperatur. Um die Verdunstung des Wassers in der Wärmesenke zu beschleunigen, kann beispielsweise ein künstlicher Luftstrom, insbesondere mittels mindestens eines Lüfterrades, erzeugt werden.It is particularly useful if the maximum temperature in the heat source during operation of the heat engine is less than 100 ° C and preferably higher than 80 ° C and / or that the temperature of the heat sink is less than 60 ° C, so that waste heat from stationary processes, such as waste heat from power plants or internal combustion engines for driving the heat engine or for heating the heat source can be used. It is very particularly preferred if the heat source is realized by a water bath and / or the heat sink is from an air bath, preferably at ambient temperature. To accelerate the evaporation of the water in the heat sink, for example, an artificial air flow, in particular by means of at least one fan wheel, are generated.

Die Erfindung führt auch auf ein System, umfassend mindestens eine wie zuvor beschrieben ausgebildete Wärmekraftmaschine. Dabei können auch mehrere Wärmekraftmaschinen vorgesehen werden. Die mindestens eine Wärmekraftmaschine treibt dabei mindestens eine Vorrichtung an, beispielsweise einen Generator, eine Pumpe oder ein Fahrzeug, etc.The invention also leads to a system comprising at least one heat engine designed as described above. In this case, several heat engines can be provided. The at least one heat engine drives at least one device, for example a generator, a pump or a vehicle, etc.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings.

Diese zeigen in:These show in:

1 und 1 and

2: zwei unterschiedliche perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Wärmekraftmaschine, bei der mehreren Formgedächtniselementen jeweils ein Energie(zwischen)speicher zugeordnet ist. Lediglich exemplarisch umfasst die Wärmekraftmaschine in der Darstellung gemäß 1 einen Kurbeltrieb zur Umwandlung einer bei der Energieentladung der Energiespeicher erzeugten Linearbewegung in eine rotatorische Bewegung, beispielsweise zum Antreiben eines rotatorisch arbeitenden Generators (nicht dargestellt). 2 Two different perspective views of an embodiment of a heat engine, in which a plurality of shape memory elements each energy (between) memory is assigned. By way of example only, the heat engine in the illustration comprises 1 a crank mechanism for converting a generated during the energy discharge of the energy storage linear motion in a rotational movement, for example, for driving a rotary generator (not shown).

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, like elements and elements having the same function are denoted by the same reference numerals.

Die 1 und 2 zeigen eine Wärmekraftmaschine 1 mit einem Rotor 2, der um eine Drehachse 3 rotierbar angeordnet ist. Ferner umfasst die Wärmekraftmaschine 1 eine, hier von einem Wasserbad gebildete Wärmequelle 4 und eine von Umgebungsluft gebildete, Verdunstungskälte nutzende Wärmesenke 5. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich Wärmequelle 4 und Wärmesenke 5 jeweils über etwa 180° der Umfangserstreckung des Rotors 2.The 1 and 2 show a heat engine 1 with a rotor 2 that is about a rotation axis 3 is rotatably arranged. Furthermore, the heat engine includes 1 a, here formed by a water bath heat source 4 and a heat sink formed by ambient air and utilizing evaporative cooling 5 , In the embodiment shown, heat source extend 4 and heat sink 5 each over about 180 ° of the circumferential extent of the rotor 2 ,

Der Rotor 2 umfasst zwei scheibenartige Halteelemente 6, 7, die in Richtung der Längserstreckung einer konzentrisch zur Drehachse 3 verlaufenden Welle 8 des Rotors 2 beabstandet angeordnet sind. Die Halteelemente 6 sitzen dabei drehfest auf der Welle 8.The rotor 2 comprises two disc-like holding elements 6 . 7 extending in the direction of the longitudinal extent of a concentric to the axis of rotation 3 extending wave 8th of the rotor 2 spaced apart. The holding elements 6 while sitting on the shaft rotatably 8th ,

Zwischen den Halteelementen 6, 7 erstrecken sich eine Vielzahl, jeweils mehrere Formgedächtnislegierungsdrähte umfassende Formgedächtniselemente 9. Diese sind gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet und sitzen auf einem gedachten Zylindermantel, wobei sich die Formgedächtniselemente 9 parallel zur Drehachse 3 und damit zur Welle 8 erstrecken.Between the holding elements 6 . 7 extend a plurality, each having a plurality of shape memory alloy wires comprehensive shape memory elements 9 , These are arranged uniformly spaced in the circumferential direction and sit on an imaginary cylinder jacket, wherein the shape memory elements 9 parallel to the axis of rotation 3 and with it to the wave 8th extend.

Mit ihrem jeweiligen in der Zeichnungsebene linken Ende sind die Formgedächtniselemente 9 jeweils mit einer Stange 10 verbunden, die eine Durchgangsöffnung 11 des Halteelementes 7 durchsetzt und weiter in axialer Richtung hindurchgeführt ist durch eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder 12, die Teil ist eines Energiespeichers 13. Die sich parallel zur Drehachse 3 und damit zur Welle 8 erstreckenden Federn 12 stützen sich mit ihrem jeweiligen dem Halteelement 7 zugewandten axialen Ende an dem Halteelement 7 ab und mit ihrem jeweiligen vom Halteelement 7 abgewandten Ende an einem, hier zylindrischen, Widerlager 14, welches fest mit der Stange 10 verbunden ist.With their respective left in the plane of the drawing end are the shape memory elements 9 each with a pole 10 connected, which has a through hole 11 of the holding element 7 penetrated and passed further in the axial direction by a spring designed as a helical spring 12 that is part of an energy store 13 , Which are parallel to the axis of rotation 3 and with it to the wave 8th extending feathers 12 are based with their respective the holding element 7 facing axial end on the holding element 7 from and with their respective from the holding element 7 opposite end to a, here cylindrical, abutment 14 , which firmly with the rod 10 connected is.

Wird nun der Rotor 2 um die Drehachse 3 rotatorisch angetrieben, so werden die Formgedächtniselemente 9 in Umfangsrichtung transportiert und gelangen von der Wärmesenke 5 zur Wärmequelle 4 und wieder zurück zur Wärmesenke 5, etc.Will now be the rotor 2 around the axis of rotation 3 Rotationally driven, so are the shape memory elements 9 transported in the circumferential direction and get away from the heat sink 5 to the heat source 4 and back to the heat sink 5 , Etc.

Durch Eintauchen in heißes Wasser, von beispielsweise etwa 90°C, also durch Eintauchen in die Wärmequelle 4, wird den Formgedächtniselementen 9 thermische Energie zugefügt, die eine Gitterstrukturumwandlung von Martensit in Austenit bewirkt, so dass die Formgedächtniselemente 9 innerhalb der Wärmequelle 4 kontrahieren, d. h. sich zusammenziehen. In der Folge werden die Stangen 10 in der Zeichnungsebene nach rechts bewegt und damit auch die Widerlager 14, so dass die Federn 12 linear gespannt, also die Energiespeicher 13 aufgeladen werden. Werden nun die kontrahierten Formgedächtniselemente 9 in Umfangsrichtung weiter bewegt und gelangen in der Folge in die Wärmesenke 5 hinein, kühlen diese ab und entspannen, d. h. längen sich in der Folge aufgrund einer Gitterstrukturumwandlung von Austenit in Martensit. Um zu verhindern, dass sich die den Formgedächtniselementen 9 zugeordneten Federn 12 hierdurch unmittelbar auch entspannen, d. h. längen können, bzw. um zu verhindern, dass die Energiespeicher 13 sofort entladen werden, sind den Energiespeichern 13 Blockiermittel 15 zugeordnet. Diese umfassen eine nicht umfangsgeschlossene, von einem drehfest mit der Welle 8 verbundenen Teilring gebildete Ringbahn 16, auf der fest mit den Widerlagern 14 verbundene Rollen 17 in Umfangsrichtung abrollen können. Die Position der Blockiermittel 15, d. h. der Ringbahn 16 ist so bemessen, dass sich die Federn 12, solange sie sich an der Ringbahn 16 abstützen, nicht entspannen können.By immersion in hot water, for example, about 90 ° C, ie by immersion in the heat source 4 , becomes the shape memory elements 9 added thermal energy, which causes a lattice transformation of martensite in austenite, so that the shape memory elements 9 inside the heat source 4 contract, ie contract. As a result, the rods become 10 moved in the drawing plane to the right and thus also the abutment 14 so the springs 12 linearly stretched, so the energy storage 13 to be charged. Now become the contracted shape memory elements 9 moved further in the circumferential direction and get into the sequence in the heat sink 5 into, cool and relax, ie, lengthen due to a lattice transformation of austenite into martensite. To prevent the shape memory elements 9 associated springs 12 In this way also directly relax, ie can length, or to prevent the energy storage 13 are discharged immediately, are the energy storage 13 blocking agent 15 assigned. These include a non-circumferentially closed, non-rotatable with the shaft 8th connected part ring formed ring track 16 , on the firm with the abutments 14 associated roles 17 can roll in the circumferential direction. The position of the blocking agent 15 , ie the circular path 16 is sized so that the springs 12 as long as she is at the ring track 16 support, can not relax.

Kurz bevor die Formgedächtniselemente 9 wieder in die Wärmequelle 4 eintauchen können, ist die Ringbahn 16 unterbrochen, d. h. enden die Blockiermittel 15. Diese (Umfangs-)Position ist mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Erreicht ein Formgedächtniselement 9, genauer der diesem zugeordnete Energiespeicher 13 die Umfangsposition 18, kann sich dieser impulsartig entladen, da sich die Feder 12 plötzlich linear parallel zur Längserstreckung der Drehachse 3 entspannen kann. Hierbei drückt die Feder 12 auf eine Angriffsfläche 19 eines linear beweglichen Teils 20, hier einer Stange 10, die linear verschiebbar gelagert ist. Da der Rotor 2 rotierbar angetrieben ist, treffen nacheinander sämtliche in Umfangsrichtung beabstandete Energiespeicher 13 an der Position 18 ein und entladen sich dort (nacheinander) schlagartig und verstellen dabei jeweils das Teil 20 in axialer Richtung parallel zur Drehachse 3. Diese Linearbewegung des Teils 20 kann in vielfältiger Weise ausgenutzt werden. Beispielsweise kann die Linearbewegung, wie in 1 schematisch angedeutet ist, über einen Kurbeltrieb 21, der mit dem Teil 20 wirkverbunden ist, in eine Rotationsbewegung um eine Achse 22 umgewandelt werden. Diese Rotationsbewegung 22 wiederum kann beispielsweise eine Vorrichtung, insbesondere einen Generator, antreiben. Auch ist es denkbar, unmittelbar die Linearbewegung des Teils 20 zum Antreiben einer Vorrichtung, beispielsweise eines Lineargenerators, zu nutzen. In der lediglich schematisch dargestellten, einfachsten Ausführungsvariante eines Kurbeltriebs 21 ist eine Kurbel 23 sowohl gelenkig mit dem Teil 20 als auch gelenkig mit einem rotierbar gelagerten Rad 24 verbunden.Just before the shape memory elements 9 back to the heat source 4 can dive, is the ring track 16 interrupted, ie the blocking means end 15 , This (circumferential) position is denoted by the reference numeral 18 characterized. Reached a shape memory element 9 , more precisely, the associated energy storage 13 the circumferential position 18 , this can discharge impulsively, as the spring 12 suddenly linearly parallel to the longitudinal extent of the axis of rotation 3 can relax. This presses the spring 12 on an attack surface 19 a linearly movable part 20 , here a pole 10 , which is mounted linearly displaceable. Because the rotor 2 rotatably driven meet in succession all circumferentially spaced energy storage 13 at the position 18 one and discharge there (one after the other) abruptly and displace the part in each case 20 in the axial direction parallel to the axis of rotation 3 , This linear movement of the part 20 can be exploited in many ways. For example, the linear motion, as in 1 is indicated schematically, via a crank mechanism 21 that with the part 20 is operatively connected, in a rotational movement about an axis 22 being transformed. This rotational movement 22 In turn, for example, a device, in particular a generator, drive. It is also conceivable, directly the linear movement of the part 20 to use for driving a device, such as a linear generator. In the only schematically illustrated, the simplest embodiment of a crank mechanism 21 is a crank 23 both articulated with the part 20 as well as articulated with a rotatably mounted wheel 24 connected.

Nach der Entladung werden die Formgedächtniselemente 9 mit zugehörigem Energiespeicher 13 weiter in Umfangsrichtung wieder in die Wärmequelle 4 transportiert, wobei sich im Anfangsbereich, also unmittelbar nach dem Eintauchen noch nicht die Blockiermittel 15 befinden. Innerhalb der Wärmequelle 4 werden die Formgedächtniselemente 9 wieder kontrahiert und die zugehörige Feder 12 gespannt, d. h. der zugehörige Energiespeicher 13 aufgeladen, wodurch sich das zugehörige Widerlager 14 und damit die zugehörige Rolle 17 in der Zeichnungsebene nach rechts, d. h. in Richtung Halteelemente 6, 7 bewegt und noch innerhalb der Wärmequelle 4 zu einer Umfangsposition (nicht gezeigt) transportiert wird, ab der sich die zugehörige Rolle 17 wieder an den Blockiermitteln 15, hier an der Ringbahn 16 abstützen kann, um ein vorzeitiges Entladen des Energiespeichers 13 in der Wärmesenke 5 zu verhindern.After discharge, the shape memory elements become 9 with associated energy storage 13 continue in the circumferential direction back into the heat source 4 transported, wherein in the initial area, that is immediately after immersion not the blocking agent 15 are located. Inside the heat source 4 become the shape memory elements 9 contracted again and the associated spring 12 curious, ie the associated energy storage 13 charged, causing the associated abutment 14 and thus the associated role 17 in the drawing plane to the right, ie in the direction of holding elements 6 . 7 moved and still within the heat source 4 is transported to a circumferential position (not shown), starting from the associated role 17 again at the blocking agents 15 , here at the Ringbahn 16 can support a premature discharge of energy storage 13 in the heat sink 5 to prevent.

Lediglich der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Formgedächtniselemente 9 mit dem von den Energiespeichern 13 abgewandten Enden an jeweils einem Stab 25 festgelegt sind, wobei die Stäbe 25 jeweils ein Loch 26 in dem in der Zeichnungsebene rechten Halteelement 6 durchsetzen. Die Stäbe 25 weisen ein in radialer Richtung verbreitertes freies Ende 27 auf, so dass axial zwischen dem Ende 27 und dem Halteelement 6 eine nicht gezeigte Spannfeder vorgesehen werden kann, welche eine wesentlich geringere Federkonstante hat als die Feder 12 eines Energiespeichers 13. Die nicht gezeigte Spannfeder dient dazu, das jeweilige Formgedächtniselement 9 etwas zu spannen, damit dieses die Rotationsbewegung des Rotors 2 nicht behindern kann.Merely for the sake of completeness it should be mentioned that the shape memory elements 9 with that of the energy stores 13 opposite ends on each rod 25 are fixed, with the bars 25 one hole each 26 in the right in the plane of the drawing holding element 6 push through. The bars 25 have a widened in the radial direction free end 27 on, leaving axially between the end 27 and the holding element 6 a tension spring, not shown, can be provided, which has a much lower spring constant than the spring 12 an energy store 13 , The tension spring, not shown, serves the respective shape memory element 9 to tension something, so that this the rotational movement of the rotor 2 can not interfere.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WärmekraftmaschineHeat engine
22
Rotorrotor
33
Drehachseaxis of rotation
44
Wärmequelleheat source
55
Wärmesenkeheat sink
66
Halteelementeretaining elements
77
Halteelementeretaining elements
88th
Wellewave
99
FormgedächtniselementeShape memory elements
1010
Stangepole
1111
DurchgangsöffnungThrough opening
1212
Federfeather
1313
Energiespeicherenergy storage
1414
Widerlagerabutment
1515
Blockiermittelblocking agent
1616
RingbahnRingbahn
1717
Rollenroll
1818
Positionposition
1919
Angriffsflächeattack surface
2020
Teilpart
2121
Kurbeltriebcrankshaft
2222
Achseaxis
2323
Kurbelcrank
2424
Radwheel
2525
StabRod
2626
Lochhole
2727
EndeThe End

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19810639 A1 [0005] DE 19810639 A1 [0005]
  • DE 19810640 C2 [0005] DE 19810640 C2 [0005]
  • EP 0919717 A1 [0005] EP 0919717 A1 [0005]

Claims (14)

Wärmekraftmaschine, mit einem um eine Drehachse (3) rotierbaren Rotor (2), umfassend mindestens ein Formgedächtniselement (9), das durch Rotieren des Rotors (2) zwischen mindestens einer Wärmequelle (4) und mindestens einer Wärmesenke (5) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Formgedächtniselement (9) mindestens ein am Rotor (2) angeordneter Energiespeicher (13) zugeordnet ist, der in der Wärmquelle (4) durch eine Formänderung des Formgedächtniselementes (9) aufladbar ist und an einer definierten Umfangsposition (18) außerhalb der Wärmequelle (4) entladbar ist.Heat engine, with one around a rotation axis ( 3 ) rotatable rotor ( 2 ) comprising at least one shape memory element ( 9 ), by rotating the rotor ( 2 ) between at least one heat source ( 4 ) and at least one heat sink ( 5 ) is adjustable, characterized in that the shape memory element ( 9 ) at least one on the rotor ( 2 ) arranged energy store ( 13 ) associated with the heat source ( 4 ) by a change in shape of the shape memory element ( 9 ) and at a defined circumferential position ( 18 ) outside the heat source ( 4 ) is dischargeable. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Energiespeicher (13) Blockiermittel (15) zugeordnet sind, die ein Entladen des Energiespeichers (13) vor Erreichen der definierten Umfangsposition (18) verhindernd ausgebildet sind.Heat engine according to claim 1, characterized in that the energy store ( 13 ) Blocking agent ( 15 ), which is a discharge of the energy store ( 13 ) before reaching the defined circumferential position ( 18 ) are designed to prevent. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) ein Federelement (12) umfasst oder aus einem Federelement (12) besteht.Heat engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the energy store ( 13 ) a spring element ( 12 ) or from a spring element ( 12 ) consists. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement in der Wärmequelle (4) durch die Formänderung, insbesondere durch das Zusammenziehen, des Formgedächtniselementes (9), zumindest näherungsweise, linear, vorzugsweise parallel zur Drehachse (3) des Rotors (2), komprimierbar oder längbar und dadurch aufladbar ist.Heat engine according to claim 3, characterized in that the spring element in the heat source ( 4 ) by the change in shape, in particular by the contraction, of the shape memory element ( 9 ), at least approximately, linear, preferably parallel to the axis of rotation ( 3 ) of the rotor ( 2 ), is compressible or elongated and thereby rechargeable. Wärmekraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) an der definierten Umfangsposition (18), zumindest näherungsweise, linear, vorzugsweise parallel zur Drehachse (3) des Rotors (2) entspannbar und dadurch entladbar ist.Heat engine according to one of claims 3 or 4, characterized in that the spring element ( 12 ) at the defined circumferential position ( 18 ), at least approximately, linear, preferably parallel to the axis of rotation ( 3 ) of the rotor ( 2 ) is relaxing and thus dischargeable. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtniselement (9) als langgestrecktes Element, insbesondere als Draht, ausgebildet ist oder ein langgestrecktes Element, insbesondere einen Draht, umfasst, der, zumindest im gespannten Zustand, parallel zur Drehachse (3) des Rotors (2) angeordnet ist.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the shape memory element ( 9 ) is formed as an elongated element, in particular as a wire, or comprises an elongated element, in particular a wire, which, at least in the tensioned state, parallel to the axis of rotation ( 3 ) of the rotor ( 2 ) is arranged. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtniselement (9) zwischen zwei parallelen, sich quer zur Drehachse (3) des Rotors (2) erstreckenden, vorzugsweise scheiben- und/oder ringförmigen, Halteelementen (6, 7) angeordnet ist.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the shape memory element ( 9 ) between two parallel, transverse to the axis of rotation ( 3 ) of the rotor ( 2 ) extending, preferably disc and / or annular, retaining elements ( 6 . 7 ) is arranged. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Umwandlung der vom Formgedächtniselement (9) an der definierten Umfangsposition (18) abgegebenen Energie in eine Rotationsbewegung und/oder in elektrische Energie vorgesehen sind.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that means for converting the shape memory element ( 9 ) at the defined circumferential position ( 18 ) Energy are provided in a rotational movement and / or in electrical energy. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mit einem Teil der vom Formgedächtniselement (9) abgegeben Energie antreibbar ist und/oder dass ein von der von dem Formgedächtniselement (9) abgegebenen Energie unabhängiger Antrieb zum rotierenden Antreiben des Rotors (2) vorgesehen ist.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 2 ) with a part of the shape memory element ( 9 ) energy is drivable and / or that of the of the shape memory element ( 9 ) output energy independent drive for rotationally driving the rotor ( 2 ) is provided. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtniselement (9) aus einer metallischen Formgedächtnislegierung und/oder einem einem Formgedächtnispolymer ausgebildet ist.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the shape memory element ( 9 ) is formed of a metallic shape memory alloy and / or a shape memory polymer. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise gleichmäßig, in Umfangsrichtung beabstandete, vorzugsweise auf einem gedachten Kreisring angeordnete, Formgedächtniselemente (9) vorgesehen sind, denen jeweils mindestens ein Energiespeicher (13) zugeordnet ist, wobei mindestens zwei der Energiespeicher (13) zeitlich beabstandet an derselben Umfangsposition und/oder mindestens zwei der Formgedächtniselemente (9) zur gleichen Zeit an unterschiedlichen definierten Umfangspositionen entladbar sind.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of, preferably uniform, circumferentially spaced, preferably arranged on an imaginary circular ring, shape memory elements ( 9 ) are provided, each of which at least one energy storage ( 13 ), wherein at least two of the energy stores ( 13 ) spaced in time at the same circumferential position and / or at least two of the shape memory elements ( 9 ) at the same time at different defined circumferential positions are dischargeable. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei radial beabstandete Formgedächtniselemente (9) vorgesehen sind.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least two radially spaced shape memory elements ( 9 ) are provided. Wärmekraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Temperatur in der Wärmequelle (4) während des Betriebs geringer ist als 100°C, vorzugsweise höher ist als 80°C und/oder dass die Temperatur der Wärmesenke (5) geringer ist als 60°C.Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum temperature in the heat source ( 4 ) is lower than 100 ° C during operation, preferably higher than 80 ° C and / or that the temperature of the heat sink ( 5 ) is less than 60 ° C. System, umfassend mindestens eine Wärmekraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine mittels der Wärmekraftmaschine (1) angetriebene Vorrichtung, insbesondere einen Generator, und/oder eine Pumpe und/oder ein Fahrzeug.System comprising at least one heat engine ( 1 ) according to one of the preceding claims and one by means of the heat engine ( 1 ) driven device, in particular a generator, and / or a pump and / or a vehicle.
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